氧化还原反应与原电池
氧化还原反应原电池
3
Zn Fe
稀H2SO4
4
Zn Cu
稀H2SO4
5
C Fe
稀H2SO4
6
Zn Cu
稀H2SO4
酒精
稀H2SO4
4.特征
书p80讨论
由于正极吸引电子作用，促使负极失去 电子速率增加，反应速度快。
5.结果：
（1）发生能量变化（化学能转变为电能） （2）负极的活泼金属由于失去电子被氧化 而本身被消耗——即被腐蚀。
⑵析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强 （pH＜4.3）
水膜酸性很弱或中性
电 极 负极
Fe - 2e → Fe2+
反 应 正极 2H+ + 2e → H2↑
O2+2H2O+4e → 4OH-
总反应式 Fe+2H+→Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)2
正极_2_N_O_3_- _+_4_H_+_+__2_e→__2_N_O__2↑__+_2_H__2O__ 总反应式是C_u_+_4_H__N_O_3_(浓__)_→__C_u_(_N_O_3_)_2+_2_N_O__2↑__+_2_H_2_O_
小结
原电池电极反应式的书写注意事项： (1) 负极氧化失电子(先写)，正极还原得电子。 (2) 要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式
负极：2Al+8OH- -6e →2AlO2-+4H2O
正极：6H2O + 6e →3H2↑+ 6OH-
稀Na硫O酸H溶溶液液
原电池和氧化还原反应
电池的电动势和 r Gm 的关系
( r Gm )T , p zEF
rG m zE F
式中，z是电池的氧化还原反应式中传递的电子数， F是法拉第常数，即1mol电子所带的电量，其值为 96485C· mol 。这是联系热力学和电化学的重要公 式。
-1
原电池反应的标准平衡常数
表示电极电势的能斯特方程
(r Gm )T , p r G (T ) RT ln (aB )T , p
m B
B
zEF zE F RT ln (aB )T , p
B
B
RT B EE ln (aB )T , p zF B
0.059V B EE lg (aB ) T, p z B
罗马数字表示它的氧化态，写成Fe(III)。
氧化还原氧化还原方程式的配平——氧化数法
原则：还原剂氧化数升高数和氧化剂氧化数降低 数相等。 1. 确定反应物和产物的化学式； 2. 找出氧化剂和还原剂，确定它们氧化数的变化 ；
3. 根据氧化数升高及降低的数值的最小公倍数，
写出并配平稀H2SO4介质下KMnO4与NaCl的反应
2KMnO4 +10NaCl+8H 2SO 4 =2MnSO 4 +5Cl2 +K 2SO 4 +5Na 2SO 4 +8H 2 O
氧化还原方程式的配平——离子电子法
原则：还原剂和氧化剂得失电子数目相等。
1. 确定氧化剂、还原剂和相应的产物（离子形式）；
• 氟在化合物中的氧化数为-1。
氧化还原的基本概念——氧化数
例： K2Cr2O7 Fe3O4 Na2S2O3 Cr ----- +6 Fe ----- +8/3 S ------ +2
氧化还原反应——电极电势：原电池
氧化
Cr2O27- +14H++ 6e- → 2Cr3++7H2O 还原
原电池符号
(-)Pt, Cl2(p) Cl-(c) H+(c2), Cr2O27-(c1), Cr3+(c3) Pt(+)
原电池的表示方法课堂练习
2H2 + O2 → 2H2O
电极反应
H2 - 2e- → 2H+ 氧化 O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O 还原
低氧化态离子靠近电极，中间 用“,”分开。
Sn4+/Sn2+ Sn4+(c1), Sn2+(c2) | Pt (+)
2.原电池的表示方法
注 电极反应中的其它的物质也应 意 写入电池符号,Cr2O72-/Cr3+, O2/OH-
Cr2O72-+14H++ 6e- → 2Cr3++7H2O
H+(c2), Cr2O72(- c1), Cr3+(c3) | Pt (+)
原电池符号
(-) Pt, H2(p1) | H+(c1) || H+(c1), H2O | O2(p2), Pt(+)
注 组成电极中的气体物质应靠近 意 电极，在括号内注明压力。
H+/H2
H+(c1) | H2(p), Pt(+)
(-)Zn | Zn2+(c1) H+(c1) | H2(p), Pt(+)
O2/OH- (-)Pt, O2(p) | OH- (c1)
2.原电池的表示方法
注 电极中含有不同氧化态同种离 意 子时，高氧化态离子靠近盐桥，
【电化学】原电池反应不一定是氧化还原反应
原电池反应不一定是氧化还原反应原电池反应一定必须是氧化还原反应么？答案是否定的。
有几种原电池的电池反应不是氧化还原反应，如：一、酸碱中和反应酸碱中和反应:H+(aq)+OH－(aq)=H2O(l)，可以以H2或O2作为“中间产物”，电极可以为酸性溶液中的氢电极、碱性溶液中的氢电极、酸性溶液中的氧电极以及碱性溶液中的氧电极。
1．以H2为中间产物正极是酸性氢电极（将铂片表面镀上一层多孔的铂黑，放入酸溶液中，以下类似，略），负极是碱性氢电极。
电极反应和电池反应如下: 正极: 2H+(aq)+ 2e- = H2(g)负极: H2(g)+ 2OH－(aq) -e- = 2H2O电池总反应: H+(aq)+ OH－(aq) = H2O(l)由此设计组装的原电池可表示为:Pt，H2(g)∣OH－(aq)‖H+(aq)∣H2(g)，Pt 2．以O2为中间产物负极是碱性氧电极，正极是酸性氧电极。
电极反应和电池反应如下:正极: O2(g)+ 4H+(aq) + 4e- = 2H2O负极: 4OH－(aq) -4e- = O2(g) + 2H2O电池总反应: H+(aq)+ OH－(aq) =H2O(l)由此设计组装的原电池可表示为:Pt，O2(g)∣OH－(aq)‖H+(aq)∣O2(g)，Pt二、沉淀反应如沉淀反应：Ag+(aq)+ Cl－(aq) =Ag Cl(s)，在设计组装原电池时，可选择金属银作中间产物，正极是氯化银难溶盐电极，负极是金属银电极。
电极反应和电池反应如下:正极: Ag++ e- = Ag负极: Ag -e- + Cl－(aq) = AgCl电池总反应: Ag+(aq)+ Cl－(aq) = AgCl(s)由此设计组装的原电池可表示为:Ag，AgCl∣Cl－(aq)‖Ag+(aq)∣Ag三、沉淀转化如反应：AgCl(s)+ I－(aq) = AgI(s)+ Cl－(aq)，在设计组装原电池时，可选择金属银作中间产物，正极是碘化银难溶盐电极，负极是金属银电极。
原电池工作原理本质是氧化还原反应
原电池工作原理本质是氧化还原反应电池是通过氧化还原反应来实现能量转换的装置，它通过将化学能转化为电能，供给我们所需要的电力。
电池的工作原理可以追溯到化学反应中的氧化还原反应。
氧化还原反应是指一个物质失去电子被氧化，而另一个物质获得电子被还原的过程。
在电池中，两个氧化还原反应同时进行，一个作为阴极反应，一个作为阳极反应。
这两个反应共同产生了电力。
电池实质上是由两个半电池组成的，其中一个半电池是正极，也称为阳极，负责氧化反应；另一个半电池是负极，也称为阴极，负责还原反应。
两个半电池之间通过电解质连接。
在一个典型的电池中，通常有两种基本的原电池工作原理：1.干电池：干电池包含一个锌阳极和一个二氧化锰阴极。
在这个电池中，锌离子被还原为锌金属，而二氧化锰被氧化为二氧化锰。
这个反应产生了电子，形成了电流。
同时，电解质帮助离子在两个半电池之间传递。
2.燃料电池：燃料电池以氢气为燃料，通过氧化还原反应产生电流。
在一个标准的燃料电池中，氢气在阳极处被氧化为氢离子，并且这些氢离子穿过电解质层从阳极运输到阴极。
与此同时，在阴极处，氧气被还原为氧离子，然后与氢离子结合形成水。
无论是干电池还是燃料电池，它们的工作原理都是在两个半电池中进行氧化还原反应，以产生电流。
这个电流可以通过外部电路来提供电力。
总结来说，电池的工作原理本质上是通过氧化还原反应来实现的。
氧化还原反应在两个半电池中同时进行，产生电子和离子运动，从而形成电流。
电流通过外部电路供给我们所需要的电力。
电池的工作原理的深入理解对于我们理解和使用电池具有重要意义。
氧化还原反应与原电池
电极材料
铜片、锌片、碳棒等；
电解质溶液
稀硫酸、食盐水、氢氧化钠溶液等；
其他材料
盐桥、导线、电流表等；
工具
烧杯、滴定管、搅拌器、电烙铁等。
原电池的制作过程与注意事项
制作电极
配置电解质溶液
组装原电池
测试原电池性能
注意事项
将选定的电极材料加工 成适当的大小和形状；
根据需要，将适量的电 解质溶解在水中；
将电极插入电解质溶液 中，通过导线连接电流 表；
观察电流表是否显示电 流，记录实验数据。
确保电极间距适中，避 免短路；电解质溶液应 适量，避免过饱和或不 足；注意安全，避免电 极短路或电解过度导致 发热或爆炸。
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原电池中氧化还原反应的类型与实例
01
活性金属-活性非 铜作为氧化剂，发生氧化还原反 应产生电流。
02
活性金属-不活泼金 属型
如铁-银原电池，铁作为还原剂， 银作为氧化剂，发生氧化还原反 应产生电流。
03
燃料电池型
燃料电池通过燃料（还原剂）和 氧气（氧化剂）的反应产生电流， 如氢氧燃料电池。
原电池的设计原则与步骤
确定反应物和产物
根据氧化还原反应的原理，确定参与 反应的物质和生成物。
选择合适的电极材料
根据反应性质和可获得性，选择适当 的电极材料。
设计电解质溶液
根据反应物和产物，选择合适的电解 质溶液。
确定电极间距和连接方式
根据实验需求，确定电极之间的距离 和连接方式。
原电池的制作材料与工具
根据化合价变化确定电子 转移数目。
电子转移过程
通过离子或共价键实现电 子转移。
02
原电池的基本原理
氧化还原反应-原电池
（3）能自发地进行氧化还原反应
讨论：以下装置是否能构成原电池
1
Zn Zn
2、3、4能
2
Zn C
3
Zn Fe
稀H2SO4
4
Zn Cu
稀H2SO4
5
C Fe
稀H2SO4
6
Zn Cu
稀H2SO4
酒精
稀H2SO4
4.特征
书p80讨论
由于正极吸引电子作用，促使负极失去 电子速率增加，反应速度快。
Cu作__负__极，②Fe作_正___极 电极反应式是：负极_C_u_-_2_e_→__C_u_2_+_
正极_2_N_O_3_- _+_4_H_+_+__2_e→__2_N_O__2↑__+_2_H__2O__ 总反应式是C_u_+_4_H__N_O_3_(浓__)_→__C_u_(_N_O_3_)_2+_2_N_O__2↑__+_2_H_2_O_
5.结果：
（1）发生能量变化（化学能转变为电能） （2）负极的活泼金属由于失去电子被氧化 而本身被消耗——即被腐蚀。
6、原电池正负极的判断方法：
（1）根据两极的金属活泼性判断 金属性相对活泼的一极作负极，
另一极为正极； （2）根据电子流动的方向判断
电子流出的一极为负极，电 子流进的一极为正极；
（3）根据发生的反应判断
锈，下列对起原因的分析，最可能的是（ D ）
A. 它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金； B. 环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去； C. 铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化； D. 它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
从氧化还原反应原理分析原电池
氧化还原反应中存在电子的得失，在该反应中，线桥仿佛是一根
导线，假如电子能在导线上流动，就会由电子的转移变成电子的
定向移动，也就形成了电流。因此，并不是所有的反应均可以设
计成原电池，只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
从单线桥上看，可将导线一端连接在锌极上，另一端当然不可能
直接放在溶液中，因此可将另一端连接在一个能导电的电极上，
解析
由题给电极反应式可知，Ag2O得到电子，发生还原反应，
作原电池的正极。
答案 B
3．电子的流向及离子的流向
整个原电池装置是一个闭合回路，在外电路中(导线)是靠电子的
定向移动导电，在溶液中则是靠阴、阳离子的定向移动导电。在
外电路中，电子是由负极流向正极，电流的方向与电子移动的方
向相反，由正极流向负极。在溶液中，阳离子移向正极，阴离子
电子在导线中实现了定向移动，即形成了电流。这样，化学反应
的化学能就转变成了电能，这样的装置我们称之为原电池。
2．原电池的构成
从以上分析可以看出，原电池是由两个活动性不同的电极、电解
质溶液构成的闭合回路，也就是说原电池的构造是①两个活动性
不同的电极；②电解质溶液；③闭合回路，如下图。
在原电池中，科学上规定把电子流出的一极称为负极(较活泼的金
反应方程式可以很容易地设计原电池装置。
典例3
人造地球卫星上使用的一种高能电池 ——银锌蓄电池，其
电池的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O ＋2e－===2Ag＋2OH－。据此判断Ag2O是( A．负极，被氧化 C．负极，被还原 B．正极，被还原 D．正极，被氧化 )
生成 PbSO4。根据充电时的总反应，可判断出充电时硫酸的浓度
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